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                                  油浸式變壓器中熱管技術的應用

                                  2022-04-21 10:10:47

                                  油浸式變壓器

                                  傳統變壓器中使用的散熱器多為充油散熱器,主要通過油循環實現熱交換。隨著現代變壓器研究的深入,熱管的出現突破了傳統充油散熱器的限制,在變壓器中取得了良好的應用效果。熱管作為一種新型敞熱元件,如果放置在導熱性差的設備中,可以在溫差小的環境中傳遞大量的熱量,其導熱性是玉通金屬介質的數百倍。此外,熱管等溫性好,可提高油浸式變壓器的散熱效果。

                                  1熱管技術分析。

                                  熱管是一種利用元件內部液體實現熱交換的零件,也是目前開發的有效的傳熱元件之一。它可以在沒有外力支持的情況下遠距離傳輸大量的熱量。熱管技術具有傳輸溫差小、應用范圍廣、溫度控制強的優點,廣泛應用于各種電氣設備的散熱。

                                  1.1熱管分型。

                                  熱管是一種傳熱元件,利用介質的物理性質或化學反應來傳遞熱能。根據其生產原理,熱管可分為重力熱管和非重力熱管。當熱管在重力場中時,重力熱管主要用于實現冷凝液的返回加熱段。其循環流動力為重力。當它保持傾斜或垂直時,蒸發段位于下半部分,而上部的冷凝段可以利用重力回流到蒸發段,可以節省加入吸液芯。重力熱管又稱熱虹吸管,在使用過程中必須將加熱段放在冷凝段下,一般垂直或傾斜。重力熱管主要利用管內重力場實現液體循環流動。由于不需要吸液芯,可以有效降低生產成本,循環液體可以使用水,從而提高經濟效益。非重力熱管主要由管殼、吸液芯和端蓋組成。管殼需要承受一定的內壓,并滿足相應的標準,即長期使用后不會被腐蝕或凝結,從而影響傳熱效率。吸液芯是一種多孔物。它主要起到毛細泵的作用,使冷凝波從冷端流向熱端,從而起到傳熱的作用。一般使用的介質大多是液體。其主要工作原理是加熱時,液體受熱源影響蒸發。由于不同溫度之間的氣體壓差,蒸汽向冷凝器移動。在冷凝器中,蒸汽的熱量被外部冷介質帶走,從而再次凝結成液體。冷凝器在吸液芯的作用下重新進入加熱段。上述鏈接繼續進行,以實現熱傳遞。

                                  1.2熱管熱模型和拍熱量。

                                  作為冷卻裝置,熱管需要研究其特性和材料,設計師可以通過觀察變壓器在不同狀態下的內部溫度進行分析。設計師可以將冷負荷下觀察到的熱點與熱模型值進行比較,對設計有重要影響。研究發現,如果鐵芯和線廁的安裝方式不同,100kVA及以下變壓器不需要熱管。熱管可以消除設備中堆積的大量熱量,對變壓器失明。排熱占總損耗的40%。變壓器中心的熱量需要得到有效控制。正常情況下,變壓器內部高溫度可達140℃,限制了變壓器的運行。

                                  1.3熱管的特點。

                                  熱管可以在0~250℃的環境中工作。并在實際應用過程中表現出良好的應用價值。通過大量的研究,筆者發現它具有以下特點:①導熱性好。熱管的熱阻很低,所以導熱性好。與同規格的金屬散熱管相比,其效率可提高20倍。②結構簡單,制造成本低,使用時間長。正常情況下,熱管的使用壽命為20年。③啟動溫度低,熱管可在30℃環境下工作,溫差越大,工作效率越高??捎糜谧儔浩?。④熱管密封性能高,恒溫性能好,實現蒸汽轉向。⑤可以在低溫環境下傳遞更多的熱量。⑤不需要外力,⑦可以調節任何部位的熱量,傳熱效率高。

                                  2油浸式變壓器中熱管技術的應用。

                                  由于油浸式變壓器具有損耗低、容量大的優點,目前城市電網中的變壓器大多是油浸式變壓器,其內部設備在運行過程中會損壞,損耗會轉化為熱量并傳遞給周圍物體,從而提高環境溫度,可能會影響設備的運行,需要通過有效的傳熱元件帶走熱量。傳統的油浸式變壓器采用自然油循環的冷卻方式,但由于散熱器橫向體積過大,運輸維護困難,散熱器效率不理想,油浸式變壓器往往由于油溫過高而導致絕緣性能下降,油泄漏容易引起火災、爆炸等安全事故。因此,改變傳統的散熱模式具有重要的現實意義。近年來,許多國內制造商創新了傳統的油浸式變壓器散熱模式,并使用熱管進行散熱。通過在變壓器箱體表面安裝一個封閉的油箱,在箱壁上下部分打開兩個循環孔,使箱體空間與小油箱相互通。熱管的蒸發段可以放入小油箱卻段可暴露在空氣中,采用重力熱管。

                                  通過適當增加油箱體積,在變壓器蓋上增加幾個通風孔,沿油箱插入熱管,并將上部冷凝陰暴露在空氣中。由于熱管的蒸發段放置在油箱中,換熱系數相對較大,而冷凝段暴露在空氣中,換熱系數較小,這里可能會出現問題,以提高蒸汽的動力。在熱管冷凝段增加縱向翅片,提高傳熱效率,有助于提高熱管的導熱性,增加散熱面積。研究表明,與突破變壓器相比,熱管變壓器的平均溫升和熱溫度有所下降。當冷熱流體溫差為40℃時,熱管的功率超過600W,隨著溫差的增加,功率也在增加,當溫差為60℃時,可達到1000T。熱管在國內外的應用相對廣泛,并取得了一定的效果。利用熱管可有效提高油浸式變壓器的散熱效果,保證配電網絡的穩定性和可靠性。

                                  在我國電力系統中,變壓器負荷的逐年增加逐漸提高了變壓器的熱損失故障率,對配電網絡的穩定性產生了一定的影響。因此,越來越多的人開始關注油浸式變壓器的散熱問題。熱管技術的優點和特點促使其在變壓器散熱系統中得到廣泛應用,可以提高變壓器的散熱效率,特別是在油浸式變壓器中,具有不可替代的優勢。對于現代城市配電網絡,變壓器需求逐漸增加,但變壓器散熱問題限制了其發展。通過改變傳統的散熱模式,可以有效提高變壓器的散熱效果,減少火災、爆炸等安全事故的發生。

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